Tối ưu số cell trong tính toán mạng di động CDMA 3

35
Chương 3 CHUYỂN GIAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT
3.1 Giới thiệu chương
Chương này sẽ trình bày hai phần: chuyển giao và điều khiển công suất. Phần
chuyển giao đề cập đến các vấn đề: mục đích của chuyển giao, trình tự chuyển giao
và các loại chuyển giao. Phần điều khiển công suất tìm hiểu: mục đích của điều khiển
cong suất, chuyển giao vòng kín và chuyển giao vòng hở. Từ đó rút ra ảnh hưởng của
chuyển giao và điều khiển công suất đến dung lượng hệ thống CDMA.
3.2 Chuyển giao
Chuyển giao là thủ tục cần thiết để thuê bao có thể di động trong mạng đảm bao
thông tin được liên tục trong thời gian kết nối. Khi thuê bao chuyển động từ vùng phủ
sóng của một cell này sang một cell khác thì kết nối với cell mới phải được thiết lập
và kết nối với cell cũ phải được hủy bỏ.
3.2.1 Mục đích của chuyển giao
Lý do cơ bản của việc chuyển giao là kết nối vô tuyến không thỏa mãn một bộ
tiêu chuẩn nhất định và do đó UE hoặc UTRAN sẽ thực hiện các công việc để cải
thiện kết nối đó. Khi thực hiện các kết nối chuyển mạch gói, chuyển giao được thực
hiện khi cả UE và mạng đều thực hiện truyền gói không thành công. Các điều kiện
chuyển giao thường gặp là: điều kiện chất lượng tín hiệu, tính chất di chuyển của
thuê bao, sự phân bố lưu lượng, băng tần…
Điều kiện chất lượng tín hiệu là điều kiện khi chất lượng hay cường độ tín hiệu
vô tuyến bị suy giảm dưới một ngưỡng nhất định. Chuyển giao phụ thuộc vào chất
lượng tín hiệu được thực hiện cho cả hướng lên lẫn hướng xuống của đường truyễn
dẫn vô tuyến.
Chuyển giao do nguyên nhân lưu lượng xảy ra khi dung lượng lưu lượng của
cell đạt tới một giới hạn tối đa cho phép hoặc vượt quá ngưỡng giới hạn đó. Khi đó
các thuê bao ở ngoài rìa của cell (có mật độ tải cao) sẽ được chuyển giao sang cell
bên cạnh (có mật độ tải thấp).
36
Số lượng chuyển giao phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của thuê bao. Khi UE di
chuyển theo một hướng nhất định không thay đổi, tốc độ di chuyển của UE càng cao

thì càng có nhiều chuyển giao thực hiện trong UTRAN.
Quyết định thực hiện chuyển giao thông thường được thực hiện bởi RNC đang
phục vụ thuê bao đó, loại trừ trường hợp chuyển giao vì lý do lưu lượng. Chuyển
giao do nguyên nhân lưu lượng được thực hiện bởi trung tâm chuyển mạch di động
(MSC).
3.2.2 Trình tự chuyển giao
Trình tự chuyển giao gồm có ba pha như trên hình 3.1, bao gồm: pha đo lường,
pha quyết định và pha thực hiện.
Đo lường là nhiệm vụ quan trọng trong quá trình chuyển giao vì hai lý do cơ
bản sau:
+ Mức tín hiệu trên đường truyền dẫn vô tuyến thay đổi rất lớn tùy thuộc vào
fađinh và tổn hao đường truyền. Những thay đổi này phụ thuộc vào môi trường trong
cell và tốc độ di chuyển của thuê bao.
+ Số lượng các báo cáo đo lường quá nhiều sẽ làm ảnh hưởng đến tải hệ thống.
Pha quyết định chuyển giao bao gồm đánh giá tổng thể về QoS của kết nối so
sánh nó với các thuộc tính QoS yêu cầu và ước lượng từ các cell lân cận. Tùy theo
kết quả so sánh mà ta có thể quyết định thực hiện hay không thực hiện chuyển giao.
SRNC kiểm tra các giá trị của các báo cáo đo đạc để kích hoạt một bộ các điều kiện
chuyển giao. Nếu các điều kiện này bị kích hoạt, RNC phục vụ sẽ cho phép thực hiện
chuyển giao.
Căn cứ vào quyết định chuyển giao, có thể phân chia chuyển giao ra thành hai
loại như sau:
+ Chuyển giao quyết định bởi mạng (NEHO).
+ Chuyển giao quyết định bởi thuê bao di động (MEHO).
37
Trong trường hợp chuyển giao thực hiện bởi mạng (NEHO), SRNC thực hiện
quyết định chuyển giao. Trong trường hợp MEHO, UE thực hiện quyết định chuyển
giao. Trong trường hợp kết hợp cả hai loại chuyển giao NEHO và MEHO, quyết định
chuyển giao được thực hiện bởi sự phối hợp giữa SRNC với UE.
Ngay cả trong trường hợp chuyển giao MEHO, quyết định cuối cùng về việc

thực hiện chuyển giao là do SRNC. RNC có trách nhiệm quản lý tài nguyên vô tuyến
(RRM) của toàn bộ hệ thống.
Quyết định chuyển giao dựa trên các thông tin đo đạc của UE và BTS cũng như
các điều kiện để thực hiện thuật toán chuyển giao. Nguyên tắc chung thực hiện thuật
toán chuyển giao được thể hiện trên hình 3.2. Điều kiện đầu là các điều kiện thực
hiện quyết định của thuật toán dựa trên mức tín hiệu hoa tiêu do UE thông báo.
Các thuật ngữ và các tham số sau được sử dụng trong thuật toán chuyển giao:
+ Ngưỡng giới hạn trên: là mức tín hiệu của kết nối đạt giá trị cực đại cho phép
thỏa mãn một chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu.
+ Ngưỡng giới hạn dưới: là mức tín hiệu của kết nối đạt giá trị cực tiểu cho
phép thỏa mãn một chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu. Do đó mức tín hiệu của nối kết
không được nằm dưới ngưỡng đó.
+ Giới hạn chuyển giao: là tham số được định nghĩa trước được thiết lập tại
điểm mà cường độ tín hiệu của cell bên cạnh (cell B) vượt quá cường độ tín hiệu của
cell hiện tại (cell A) một lượng nhất định.
+ Tập tích cực: là một danh sách các nhánh tín hiệu (các cell) mà UE thực hiện
kết nối đồng thời tới mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN).
38
Hình 3.1. Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao.
Giả sử thuê bao UE trong cell A đang chuyển động về phía cell B, tín hiệu hoa
tiêu của cell A bị suy giảm đến mức ngưỡng giới hạn dưới. Khi đạt tới mức này, xuất
hiện các bước chuyển giao theo các bước sau đây:
(1) Cường độ tín hiệu A bằng với mức ngưỡng giới hạn dưới. Còn tín hiệu B sẽ
được RNC nhập vào tập tích cực. Khi đó UE sẽ thu tín hiệu tổng hợp của hai kết nối
đồng thời đến UTRAN.
(2) Tại vị trí này, chất lượng tín hiệu B tốt hơn tín hiệu A nên nó được coi là
điểm khởi đầu khi tính toán giới hạn chuyển giao.
(3) Cường độ tín hiệu B bằng hoặc tốt hơn ngưỡng giới hạn dưới. Tín hiệu A bị
xóa khỏi tập tích cực bởi RNC.
Kích cỡ của tập tích cực có thể thay đổi được và thông thường ở trong khoảng

từ 1 đến 3 tín hiệu.
3.2.3 Các loại chuyển giao
Tùy theo hình thức sử dụng trong các cơ chế chuyển giao, có thể phân chia
chuyển giao thành các nhóm như: chuyển giao cứng, chuyển giao mềm và chuyển
giao mềm hơn.
Ngưỡng trên
Ngưỡng dưới
Tín hiệu tổng
Giới hạn chuyển giao
Thời gian
Tín hiệu B
Tín hiệu A
Cường độ tín hiệu
(1)(2)(3)
Cell A
Cell B
39
3.2.3.1 Chuyển giao mềm và mềm hơn
Chuyển giao mềm và mềm hơn dựa nguyên tắc kết nối “nối trước khi cắt“
(“Make before break”).
- Chuyển giao mềm hay chuyển giao giữa các cell là chuyển giao được thực
hiện giữa các cell khác nhau, trong đó trạm di động bắt đầu thông tin với một trạm
gốc mới mà vẫn chưa cắt thông tin với trạm gốc cũ. Chuyển giao mềm chỉ có thể
được thực hiện khi cả trạm gốc cũ lẫn trạm gốc mới đều làm việc ở cùng một tần số.
MS thông tin với 2 sector của 2 cell khác nhau (chuyển giao 2 đường) hoặc với 3
sector của 3 cell khác nhau (chuyển giao 3 đường).
- Chuyển giao mềm hơn là chuyển giao được thực hiện khi UE chuyển giao
giữa 2 sector của cùng một cell hoặc chuyển giao giữa 2 cell do cùng một BTS quản
lý. Đây là loại chuyển giao trong đó tín hiệu mới được thêm vào hoặc xóa khỏi tập
tích cực, hoặc thay thế bởi tín hiệu mạnh hơn ở trong các sector khác nhau của cùng

BTS.
Trong trường hợp chuyển giao mềm hơn, BTS phát trong một sector nhưng thu
từ nhiều sector khác nhau. Khi cả chuyển giao mềm và chuyển giao mềm hơn được
thực hiện đồng thời, trường hợp này gọi là chuyển giao mềm - mềm hơn.
- Chuyển giao mềm - mềm hơn: MS thông tin với hai sector của cùng một cell
và một sector của cell khác. Các tài nguyên mạng cần cho kiểu chuyển giao này gồm
tài nguyên cho chuyển giao mềm hai đường giữa cell A và B cộng với tài nguyên cho
chuyển giao mềm hơn tại cell B.
3.2.3.2 Chuyển giao cứng:
Chuyển giao cứng được thực hiện khi cần chuyển kênh lưu lượng sang một
kênh tần số mới. Các hệ thống thông tin di động tổ ong FDMA và TDMA đều chỉ sử
dụng phương thức chuyển giao này.
Chuyển giao cứng dựa trên nguyên tắc “cắt trước khi nối” (Break Before Make)
có thể được chia thành: chuyển giao cứng cùng tần số và chuyển giao cứng khác tần
số. Trong quá trình chuyển giao cứng, kết nối cũ được giải phóng trước khi thực hiện